JP2010505069A - Exhaust pipe sealing system - Google Patents
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Abstract
特に内燃機関のための多部分構成の排気管を封止するための封止システムであって、熱流(5)をガイドする少なくとも第1及び第2のフランジ部(9,11)を備え、これらフランジ部(9,11)間に、少なくとも1個のシール素子(31)のための収容空間(33)を画定する該封止システムにおいて、互いに隣接するフランジ部(9,11)は、熱流(5)に直交して熱流(5)から離れる外方に突出するリングフランジ(13)を構成し、このリングフランジ(13)内には、少なくとも一方のフランジ部(11)の端面(17)に開口するよう端面から軸線方向に窪ませて設けた環状溝(45)によって、シール素子(31)のための収容空間(33)であるチャンバを形成し、また、環状溝(45)内に少なくとも1個のカバー素子(47)を配置し、このカバー素子は、少なくとも1個のシール素子(31)の少なくともフランジ部(11)の端面(17)側で断熱体を構成するものとしたことを特徴とする封止システム。A sealing system for sealing a multi-part exhaust pipe, in particular for an internal combustion engine, comprising at least first and second flange parts (9, 11) for guiding a heat flow (5), these In the sealing system, which defines a receiving space (33) for at least one sealing element (31) between the flange portions (9, 11), the adjacent flange portions (9, 11) are adapted to heat flow ( A ring flange (13) projecting outwardly perpendicular to 5) and away from the heat flow (5) is formed, and in the ring flange (13), at least one end face (17) of the flange portion (11) is formed. The annular groove (45) provided in the axial direction so as to open is formed by the annular groove (45) to form a chamber which is a housing space (33) for the sealing element (31), and at least in the annular groove (45). 1 hippo An element (47) is arranged, and this cover element constitutes a heat insulator on at least the end face (17) side of the flange portion (11) of at least one sealing element (31). Stop system.
Description
本発明は、特に、内燃機関に用いられる、多部分構成とした排気管を封止する封止システムに関し、この封止システムは、熱流をガイド(放熱)する少なくとも第1および第2のフランジ部を備え、これらフランジ部間に少なくとも1個のシール素子を収容するための受容空間を画定する。 The present invention particularly relates to a sealing system for sealing an exhaust pipe having a multi-part configuration used in an internal combustion engine, and the sealing system includes at least first and second flange portions for guiding (dissipating heat) heat flow. And defining a receiving space for accommodating at least one sealing element between the flange portions.
このような封止システムは既知である。例えば、特許文献1(独国特許出願公開102004060845号)は、ピストンエンジンの排気管用の封止システムを記載している。この封止システムは、シール素子として、C字状の断面輪郭を有する金属製のシールリングを備える。排気管路のシール素子は、場合によっては600゜Cを超えるような極度の高温に晒される。作動温度が通常高温である場合、シール素子は、たとえ耐熱性に関して特別な性質を有する材料を使用したとしても、封止に必要とされる機能特性を失う。特に、シール素子の弾性は、過度の熱応力により生じるクリープ過程を経ることで劣化してしまう。 Such sealing systems are known. For example, Patent Document 1 (German Patent Application Publication No. 102004060845) describes a sealing system for an exhaust pipe of a piston engine. This sealing system includes a metal seal ring having a C-shaped cross-sectional profile as a sealing element. The exhaust line seal element is exposed to extremely high temperatures, possibly exceeding 600 ° C. If the operating temperature is normally high, the sealing element loses the functional properties required for sealing, even if a material having special properties with respect to heat resistance is used. In particular, the elasticity of the sealing element deteriorates through a creep process caused by excessive thermal stress.
したがって、本発明の課題は、高温ガス領域で使用しても、また、封止すべき排気管が高温に晒されても、確実に封止を保証できる封止システムを得ることにある。 Therefore, an object of the present invention is to obtain a sealing system that can reliably ensure sealing even when used in a high temperature gas region or when an exhaust pipe to be sealed is exposed to high temperatures.
この課題は、請求項1に記載する特徴を備えた封止システムにより達成される。 This object is achieved by a sealing system with the features as claimed in claim 1.
この構成により、本発明封止システムは、互いに隣接してシールし合うフランジ部が、熱流に直交してこれから離れる外方に突出するリング状フランジを形成し、このリングフランジに、シール素子のためのチャンバを形成し、リング状フランジの材料自体が、熱流からシール素子を確実に保護することを特徴とする。さらに本発明によれば、リング溝内に収容したシール素子を、カバー素子により保護し、このカバー素子は、リング溝内でシール素子の少なくともフランジ部材の端面側において断熱体を構成する。このように、シール素子は、最も熱負荷が過酷なリング溝の開口側において、特に効果的に熱負荷に対して保護する。このため、本発明に係る封止システムは、大きな熱負荷に晒される排気管に適用しても、確実に機能する。 With this configuration, the sealing system of the present invention forms a ring-shaped flange in which the flange portions that are sealed adjacent to each other project outwardly perpendicular to and away from the heat flow. The material of the ring-shaped flange itself ensures that the sealing element is protected from heat flow. Furthermore, according to the present invention, the sealing element accommodated in the ring groove is protected by the cover element, and this cover element constitutes a heat insulator in at least the end face side of the flange member of the sealing element in the ring groove. In this way, the sealing element protects against the heat load particularly effectively on the opening side of the ring groove where the heat load is the most severe. For this reason, even if it applies to the exhaust pipe exposed to a big heat load, the sealing system which concerns on this invention functions reliably.
好適には、カバー素子として金属製のリング体を設ける。 Preferably, a metal ring is provided as the cover element.
平坦リングの形態をとるリング体を用いる場合、好適には、リング体は、シール素子とフランジ部の端面との間に延在するように配設して、シール素子が収容されるリング溝のうち、最も大きな熱負荷に晒される領域を保護する断熱体を構成するようにする。 When a ring body in the form of a flat ring is used, the ring body is preferably arranged so as to extend between the seal element and the end face of the flange portion, and the ring groove in which the seal element is accommodated is preferably disposed. Among them, a heat insulator that protects an area exposed to the largest heat load is configured.
カバー素子は、平坦リング体でなく、断面輪郭がアーチ状または山形を成すリングにより構成してもよい。 The cover element may be constituted by a ring whose cross-sectional contour forms an arch shape or a mountain shape, instead of a flat ring body.
好適には、この種の実施形態においてリング体は、リング溝内で、シール素子をその端面側と収容空間の他の壁側とにおいて保護するように配設する。 Preferably, in such an embodiment, the ring body is arranged in the ring groove so as to protect the sealing element on its end face side and on the other wall side of the receiving space.
特に好適にシール素子を断熱保護するのに適した実施形態において、カバー素子は、シール素子の熱流に最も近い側、つまり、リング溝の半径方向内方の壁側も保護する。 In an embodiment particularly suitable for adiabatic protection of the sealing element, the cover element also protects the side closest to the heat flow of the sealing element, ie the radially inner wall side of the ring groove.
好適には、シール素子として、特に断面輪郭がC字状またはV字状である金属製の成形リングシールを用いる。このとき、断面輪郭がC字状のシール素子の開口部は、リング溝内で半径方向内方、つまり封止システムのスラスト面に向かって開口するように配設する。 Preferably, a metal molded ring seal having a C-shaped or V-shaped cross section is used as the sealing element. At this time, the opening portion of the sealing element having a C-shaped cross-sectional profile is disposed so as to open radially inward in the ring groove, that is, toward the thrust surface of the sealing system.
シール素子の断面輪郭を、V字状またはC字状とする代わりに、ベローズ体ような互いに重なり合う折り畳み片が断面輪郭をなすような蛇行形状としてもよい。 The cross-sectional contour of the sealing element may be a meandering shape in which folded pieces that overlap each other, such as a bellows body, form a cross-sectional contour instead of being V-shaped or C-shaped.
代案として、収容空間内には、金属製の波形シールをもることができる。いずれにせよ、本発明は、それぞれのシール素子に断熱保護を与えることが可能であり、このため、高熱での適用が可能な材料からなる金属製のシール素子によって、高温ガス領域でも確実に封止可能となる。シール素子のリング形状は、円形、またはほぼ円形とすることができる。さらに、楕円や、好適には角を丸めた長方形とすることも考えられる。このときリング溝の形状は、好適には、各シール素子のリング形状に従うものとする。 As an alternative, a metal corrugated seal can be provided in the receiving space. In any case, the present invention can provide thermal insulation protection to each sealing element. Therefore, a metal sealing element made of a material that can be applied at high temperature ensures sealing even in a high-temperature gas region. It can be stopped. The ring shape of the sealing element can be circular or nearly circular. Furthermore, an ellipse or preferably a rectangle with rounded corners is also conceivable. At this time, the shape of the ring groove preferably conforms to the ring shape of each sealing element.
各図面において、排気管の第1管部分および第2管部分を、それぞれ参照符号1または3で示す。当該内燃機関の作動時、排気管は、相応の排気温度を伴う排気熱流5をガイドする。互いに連結し、また本発明封止システムによって互いにシールした管部分1,3は、管軸線7に対して半径方向外方に突出するフランジ部9または11をそれぞれ備える。これらのフランジ部9,11は、共同して1個のリング状のフランジ13を形成し、フランジ部9,11は、それぞれ互いに対向する端面15または17を備える。管部分1,3を互いに連結するために、リング状フランジ13のフランジ部9,11は、適当な締め付け手段により互いにクランプする。この締め付け手段は通常の方法で構成され得るので図示しない。例えば、締め付け手段としては、フランジ部9,11の周方向面取り部25に適用する締め付けリングを使用することができる。
In each drawing, the first pipe portion and the second pipe portion of the exhaust pipe are denoted by reference numerals 1 and 3, respectively. During operation of the internal combustion engine, the exhaust pipe guides the
各図面において、フランジ部9,11間を封止するシール素子として、C字状の断面輪郭を有する金属製の成形リングシール31を示す。上述のように、他の断面輪郭を有する金属製の成形リングシールまたは波形シール等を使用することができる。いずれにせよ、このようなシール素子は、フランジ部9,11間に構成した収容空間33内に、少なくとも部分的に収容する。図1〜3の各実施形態において、収容空間33は、フランジ部11の端面17から軸線方向に窪ませて形成したリング溝45によって構成し、このリング溝45は、フランジ部9の端面15に連結した際に、成形リングシール31のためのチャンバを構成する。
In each drawing, a metal molded
本発明による封止システムにおいては、収容空間33内に配置した成形リングシール31のための付加的な断熱体として、各リング溝45にカバー素子47を配設する。カバー素子47は、成形リングシール31と、収容空間33の最も熱負荷に晒される領域との間に断熱体を構成するように形成する。
In the sealing system according to the present invention, a
図1に示す実施例においては、カバー素子47を、金属製の平坦リングとして構成し、この平坦リングは、成形リングシール31と、対向するフランジ部材9の端面15に接する端面17との間に配設する。矢印49によって示すように、この接合面は熱流5の影響を最も受ける箇所であり、カバー素子47がここに位置することで保護効果が最大になる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
図2に示す第2実施例においては、カバー素子47を、平坦リングの代わりにアーチ状のリング体を設ける。このリング体はリング溝45内で、成形リングシール31に対して、リング溝45の開口側に隣接し、図1に示す実施例と同様に断熱体を構成する側を保護するだけでなく、さらに、リング溝45の半径方向内方の壁、つまりを部分的に保護する。
In the second embodiment shown in FIG. 2, the
図3に示す第3実施例においては、カバー素子47は、成形リングシール31の2側面に対する遮蔽体を成す。そのために、カバー素子47は、角を有する断面輪郭を有するものとして形成され、断面輪郭の一方の辺は、図1の平坦リング体に対応するように、端面17,15の間の接合面に沿って延在する。他方の辺は、図2のカバー素子47のアーチ状断面輪郭部分に対応するように、収容空間33の熱流5に最も近い壁5からの遮蔽体を構成する。
In the third embodiment shown in FIG. 3, the
上述したカバー素子47の形態以外にも、例えば、シール素子を3側面で包囲するようなU字状断面輪郭を使用できること勿論である。いずれにせよ、リング溝45内のカバー素子47は、成形リングシール31の、少なくともフランジ部9,11の端面15,17側の部分を覆うように組み込む。また、好適には、さらに、成形リングシール31の少なくとも熱に侵される危険性のある側面を、対応する形状のカバー素子47により保護する。
In addition to the form of the
Claims (9)
互いに隣接する前記フランジ部(9,11)は、熱流(5)に直交して前記熱流(5)から離れる外方に突出するリング状フランジ(13)を構成し、このリング状フランジ(13)に、少なくとも一方の前記フランジ部材(11)の端面(17)に開口するようこの端面から軸線方向に窪ませて形成したリング溝(45)によって、前記シール素子(31)のための前記収容空間(33)であるチャンバを形成し、また、前記リング溝(45)内に少なくとも1個のカバー素子(47)を配設し、このカバー素子は、少なくとも1個のシール素子(31)の少なくとも前記フランジ部材(11)の前記端面(17)側で断熱体を構成するものとしたことを特徴とする封止システム。 In particular, a sealing system for sealing a multi-part exhaust pipe for an internal combustion engine, comprising at least first and second flange portions (9, 11) for guiding (dissipating heat) a heat flow (5). In the sealing system comprising a receiving space (33) for at least one sealing element (31) between the flange portions (9, 11),
The flange portions (9, 11) adjacent to each other constitute a ring-shaped flange (13) projecting outwardly perpendicular to the heat flow (5) and away from the heat flow (5), and the ring-shaped flange (13). Further, the accommodation space for the sealing element (31) is formed by a ring groove (45) formed by being recessed in the axial direction from the end surface (17) of the flange member (11) so as to open to the end surface (17). (33) and at least one cover element (47) is disposed in the ring groove (45), the cover element being at least one of the at least one seal element (31). A sealing system characterized in that a heat insulator is formed on the end face (17) side of the flange member (11).
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